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如何用示波器进行高速串行总线信号的收集?

测量设备的特性可能会导致正常工作的DUT 不满足一致性的要求。这个采集系统,包括探头、电缆、示波器,必须满足必须能让足够的信号能量被采集。下面列出好的采集系统关键因素:●带宽●足够的输入通道●采样率

丈量设备的特性可能会导致正常作业的DUT 不满意一致性的要求。这个收集体系,包含探头、电缆、示波器,有必要满意有必要能让满意的信号能量被收集。下面列出好的收集体系要害因素:

●带宽

●满意的输入通道

●采样率

●样点记载长度

带宽的要求

许多第一代的串行总线构架的速率在1.5Gbps 到3.125Gbps,最快的时钟频率是1.56GHz。能够运用带宽4~5GHz 的示波器进行丈量。可是信号保真度测验和准确的眼图剖析要求示波器有更高的带宽。许多的规范现已意识到这一点的重要性。

许多规范要求示波器在信号发送端芯片引脚处准确的捕获信号基频的5 次谐波。关于第一代PCI Express,意味着带宽需求6.25GHz的示波器,采样率至少是带宽的2 倍。相同,关于3.125Gbps 的XAUI 信号,要求示波器带宽7.8GHz。许多的规范安排,特别是PCI-SIG,直接要求测验仪器的带宽要满意信号5 次谐波的准则。

跟着第二代串行总线开展,示波器带宽需求也不断增大。表1中罗列出来当时和未来的串行总线一致性测验对示波器带宽的需求。

表1:示波器带宽要求

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捕获5 次谐波至关重要

示波器带宽是影响眼图测验的要害。对一个方波的傅立叶打开能够发现信号是由基波和各阶谐波组成。如图1 所示。信号的起伏特性的改变说明晰不同的谐波对信号电平的奉献。

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图1:各阶谐波对组成方波的奉献

带宽不行的示波器在收集信号的时分会形成信号5次谐波起伏的衰减。而5次谐波对眼高的测验时有增大的奉献的,由于数据判定就是在UI 的50% 方位进行的。

图2描绘了带宽对眼图剖析的重要性。用带宽20GHz和13GHz的两台示波器丈量同一个6.25Gbps的信号,眼图测验差异显着,会得到测验成果悬殊的陈述。

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图2:示波器带宽对眼图剖析的影响

带宽和上升时刻

一般,规范对带宽的要求更多的是以信号的上升时刻考虑的。表2罗列出了满意对不同上升时的信号进行高精度测验所需求的示波器带宽需求。

表2:带宽和上升时刻丈量精度

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示波器和探头的上升时刻会影响到信号上升时刻的丈量。下面的公式说明晰示波器、探头上升时刻和信号实在上升时刻以及丈量成果之间的数学联系。有必要从测验成果中除掉探头和示波器对信号上升时刻测验的影响。

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例如测验体系20%-80% 的上升时刻目标是65ps,被测信号的上升时刻是7 5 p s ,那么丈量成果显现为99ps。这是不能疏忽的测验差错。因而,为了更准确的测验信号的上升时刻,应该选用上升时刻更快的示波器和探头体系。

多通道收集

例如HDMI这种高速率、低成本介质和多通道的串行总线构架,十分简单发生通道之间的串扰以及时刻误差。示波器供给了一起对信号的实时收集的才干,降低了测验的杂乱程度,进步验证和调试的功率。

在多条通道上时刻相关捕获信号,能够更简单的了解毛病发生的原因。例如HDMI,一起记载一切的串行信号,不只能够完好的捕获毛病,并且还能发现毛病对整个链路的影响。

采样率和记载长度

除了示波器要求有满意的带宽来收集信号,示波器还有必要能够以满意高的采样率记载满意多的波形信息以供剖析。每一个规范都指定了最小数据存储数量。当然,记载越长的波形就能够剖析越长时刻距离才呈现的信号反常。高性能的示波器具有高带宽、更快的采样率以及更长的记载内存,都会为高速串行体系剖析带来优点。

奈奎斯特采样规律指出,要进行无混叠的采样,采样率有必要是模拟信号最高频率重量的两倍。跟着信号速率超越20Gbps,采样率超越40GS/s 的设备才干满意测验需求。

具有大存储深度的高档示波器,合作颤动剖析软件能够提醒信号中更多的细节,为规划供给牢靠的保证。例如关于PCIe1.0 规范,要求最少收集250个UI 进行一致性测验。高档的示波器捕获存储1M 个接连的UI,能够恣意剖析其间接连的250 个UI,供给了更好的对信号质量的评价。

关于多通道串行信号收集,示波器有必要对每个通道进行高采样率、长时刻存储,才干保证最多的信号细节被收集下来。

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